專利名稱：加工中心的制作方法
該發(fā)明涉及到工件機(jī)械加工的加工中心，它包括至少一個(gè)加工裝置，加工裝置有至少一個(gè)能被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并且配備一套加工工具的加工主軸，安裝在加工區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)工件能用加工工具來(lái)加工；該加工中心還包括一個(gè)工件托架，通過(guò)安裝在工件托架上的夾持裝置，工件能在工件托架上被夾緊和松開(kāi)，加工裝置和工件托架能彼此相對(duì)移動(dòng)；加工中心還包括一個(gè)工件托架的運(yùn)輸和定位裝置，通過(guò)這個(gè)裝置，工件托架能在加工區(qū)域和位于加工區(qū)域外的工件更換站之間移動(dòng)；加工中心還包括一個(gè)抓爪，用來(lái)更換要被加工的工件和已經(jīng)加工完的工件，抓爪從上部或從側(cè)面抓起工件，抬高后送到加工區(qū)域，在加工完之后，從上面或從側(cè)面將工件卸在工件更換站的工件貯存處。
這種類型的加工中心曾由歐洲專利出版物0088645A1中描述的金屬切削加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)。該機(jī)床還進(jìn)一步支配另外的機(jī)械部件，使它作為帶有旋轉(zhuǎn)工件和固定工具的立式車床來(lái)使用成為可能。就涉及到最初提到的那種類型的加工中心而言，這種已知的機(jī)器包括由分度頭形成的工件托架以及靠近分度頭的、由倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成的工件更換站。抓爪在工件更換站和工件托架之間更換未加工的工件和加工完的工件。用來(lái)加工的刀具被夾緊在加工裝置的旋轉(zhuǎn)加工主軸上。
在工件加工期間，抓爪占據(jù)位于加工區(qū)域外的備用位置。因此，對(duì)于每一次工件更換，它必須直接在工具加工夾緊之前和之后，在備用位置和加工區(qū)域之間移動(dòng)。此間必需的時(shí)間消耗對(duì)工件更換工具時(shí)間有不利影響，并因此對(duì)總的工件加工時(shí)間有不利影響。而且，經(jīng)常處于加工區(qū)域內(nèi)的工件托架清理金屬屑也是一件相對(duì)煩瑣的事情，這也導(dǎo)致時(shí)間消耗的增加。
因此，本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一套最初提到的那種類型的加工中心，它能夠在降低制造費(fèi)用的同時(shí)，使更短的工件加工時(shí)間和簡(jiǎn)化的金屬屑的去除成為可能。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的設(shè)計(jì)是，工件托架上的夾持裝置構(gòu)成抓爪，抓爪把工件帶入加工夾緊狀態(tài)，這樣從被抓起開(kāi)始直到重新被卸在工件更換站，因此還有在此間被安裝在加工裝置的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)加工主軸上的加工工具加工期間，各被加工工件持續(xù)留在抓爪上。
按這種方式，象以前技術(shù)中用來(lái)在工件更換站和加工區(qū)域之間移動(dòng)工件的單獨(dú)的抓爪不再需要了。工件托架上的夾持裝置有雙重功能，由于它既用來(lái)操縱工件運(yùn)進(jìn)和運(yùn)出加工區(qū)域，另外也用來(lái)在加工期間夾持工件。由夾持裝置構(gòu)成的抓爪自己取來(lái)要被加工的工件，在加工完之后又由它自己送回上述工件，在此期間它把上述工件帶入加工夾緊狀態(tài)。由于不必進(jìn)行抓爪的空載移動(dòng)，總的工件加工時(shí)間被減少。因此，只用單獨(dú)一個(gè)工件托架就實(shí)現(xiàn)了高的加工能力和相應(yīng)高的生產(chǎn)率。由于現(xiàn)在工件也能在懸吊狀態(tài)下被加工，因此產(chǎn)生的金屬屑中的大部分自由落下，而沒(méi)有弄臟夾持裝置以及抓爪和固定在抓爪上的夾持和貼合面。這能夠簡(jiǎn)化金屬屑的清理，同時(shí)減小了工件新的金屬屑的清理時(shí)間消耗。由于使用夾持裝置的工件托架自己取拿要加工的工件，該發(fā)明總體上提供一個(gè)“撿取”系統(tǒng)。
盡管按歐洲專利出版物0088645A1中的機(jī)床作為垂直車床使用的情況下，要被加工的各個(gè)工件被起工件托架作用的夾盤從倉(cāng)庫(kù)中取出，在加工完畢重新放回，但是，這種應(yīng)用被限制在帶有旋轉(zhuǎn)夾盤和固定工具的旋轉(zhuǎn)操作中。當(dāng)作為最初提到的那種類型的加工中心使用的情況下，又得回到用附加的抓爪來(lái)移動(dòng)工件。
同樣的問(wèn)題也適合于在德國(guó)專利出版物4022458A1公開(kāi)的機(jī)床。在這里，使用時(shí)旋轉(zhuǎn)的工件托架安置在靜止的加工工具的下面，在抓爪的幫助下供給工件。盡管這種供給所要求的時(shí)間比上述歐洲專利出版物0088645A1情況下要短，但是由于使用了兩個(gè)抓爪，為此所要求的更高的機(jī)械技術(shù)，導(dǎo)致這種加工工具成本的明顯的提高。
本發(fā)明的進(jìn)一步方案將在從屬的權(quán)利要求中提及。
在工作托架拿取待加工工件的工件更換站中，工件準(zhǔn)備部位可以和工件存貯部位相同。
從實(shí)用角度出發(fā)，工件托架還包括一個(gè)可以被稱作托板的夾盤平板，夾盤平板懸掛在運(yùn)送和定位裝置上，夾持裝置位于它的下側(cè)。
為了獲得最佳的金屬屑去除效果，從實(shí)用角度出發(fā)在加工區(qū)域的下面裝一個(gè)金屬屑接收通道，通向運(yùn)送裝置，把產(chǎn)生的金屬屑運(yùn)走。
至少設(shè)置一個(gè)加工裝置可以設(shè)計(jì)為單根主軸或多根主軸實(shí)施形式。單根主軸設(shè)計(jì)尤其應(yīng)用于高速加工，這時(shí)只能優(yōu)先選用這樣一種解決方法，即把主軸和電機(jī)組合為一個(gè)單元。特別是在單根主軸結(jié)構(gòu)型式，最好同時(shí)設(shè)計(jì)幾個(gè)尤其是兩個(gè)這樣的加工裝置，這些加工裝置最好最好被并排安裝在一個(gè)水平面內(nèi)，且彼此獨(dú)立工作。這樣，比如一個(gè)加工裝置可以進(jìn)行加工操作，而至于現(xiàn)在不使用的加工裝置，可以進(jìn)行工具更換。
為了使加工中心快速更換工具，以處理其他工件，工件托架最好以可更換方式安裝在定位裝置上。這樣工件托架就可以和它上面的夾持裝置一起被更換，被一個(gè)不同結(jié)構(gòu)的夾持裝置的工件托架所替換。為了方便更換工具，最好裝備一個(gè)建議用工件托架-更換裝置并配一個(gè)工件托架倉(cāng)庫(kù)。在工件托架-更換裝置和工件托架倉(cāng)庫(kù)之間更換工作托架，可以比如用手或用適當(dāng)?shù)妮o助設(shè)備進(jìn)行。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例這樣規(guī)定工件托架被安排在定位裝置的懸臂形部分，以便為工件托架的移動(dòng)提供盡可能多的空間。
下面將借助于附圖來(lái)詳細(xì)解釋該發(fā)明。


圖1是沿圖2中箭頭I所示方向看上去的、該加工中心優(yōu)選構(gòu)造的前視圖。
圖2是沿圖1中箭頭II所示方向看上去的、該加工中心的俯視圖。
圖3是沿圖1中箭頭III所示方向看上去的、該加工中心的側(cè)視圖。
圖4工件托架更換裝置沿箭頭III所示方向看上去的局部側(cè)視圖，它在圖1至3中為使圖面清楚的緣故而沒(méi)有示出或只是以簡(jiǎn)圖方式示出。
圖5是沿圖4規(guī)定的箭頭V方向所示的俯視圖。
圖6是加工中心的其它實(shí)施例的縮小俯視圖。
圖7表示了工件托架的特殊安裝方式。
圖8表示了加工中心的進(jìn)一步改動(dòng)。
所有的圖都采取簡(jiǎn)圖形式。特別還放棄了表示必要的驅(qū)動(dòng)和控制裝置，這樣的驅(qū)動(dòng)和控制裝置是已知的，可以按照需要由專業(yè)人員裝入。
圖1至5所示的加工中心包括一個(gè)工作臺(tái)或機(jī)座1，在工作臺(tái)的背面有一個(gè)向上延伸的支柱2。在支柱的上側(cè)，與機(jī)座的上表面3一定垂直距離處有第一個(gè)水平導(dǎo)軌4，比如它是鐵軌狀的。一個(gè)垂直導(dǎo)軌5安裝在水平導(dǎo)軌4上，作水平直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的第一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向如雙箭頭6所示。
在垂直導(dǎo)軌5上，安裝了一個(gè)沿雙箭頭7所示的垂直移動(dòng)方向能夠被帶動(dòng)移動(dòng)的升降滑臺(tái)8。
在升降滑臺(tái)8的底部，有一個(gè)轉(zhuǎn)盤11。它能相對(duì)于升降滑臺(tái)8繞垂直軸8轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向由雙箭頭13所示。
在轉(zhuǎn)盤11的底部，通過(guò)連接裝置14，以可拆方式固定一個(gè)工件托架15。轉(zhuǎn)盤11、升降滑臺(tái)8、垂直導(dǎo)軌5和第一個(gè)水平導(dǎo)軌4形成一個(gè)統(tǒng)稱為16定位裝置，定位裝置是為與之相連的工件托架15而設(shè)。因此，工件托架可以按照需要沿方向6、7和13移動(dòng)，以便進(jìn)入所希望的位置。
第二個(gè)水平導(dǎo)軌17位于機(jī)座1的機(jī)座的上表面3的范圍內(nèi)。如垂直俯視圖所示，這個(gè)水平導(dǎo)軌與第一個(gè)水平導(dǎo)軌4成直角方向。這個(gè)水平導(dǎo)軌裝有一個(gè)加工裝置22，加工裝置22能沿如雙箭頭18所示的導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向，在第二個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。在這個(gè)例子中，涉及到單根主軸加工裝置，它有一個(gè)加工主軸23，所希望的加工工具24以可拆方式安裝在加工主軸23上。通過(guò)一個(gè)與加工裝置22一體的、未畫(huà)出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以以已知形式驅(qū)動(dòng)加工主軸23，從而驅(qū)動(dòng)加工工具24，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)在的情況下，電機(jī)的設(shè)計(jì)允許高速加工。
在了單根主軸加工裝置22的位置上，也可以用多根主軸加工裝置，它能同時(shí)與多個(gè)被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的加工刀具相配合。
工件托架15裝有一個(gè)夾持裝置25，以便要加工的工件26可以被松開(kāi)地被夾持固定在工件托架15的預(yù)定位置處。這個(gè)位置被稱作托架位置。上面提到的6、7、13和14的移動(dòng)自由度使得加工工具24和位于托架位置的工件26之間能相對(duì)移動(dòng)，使得通過(guò)使加工刀具24按所要求的方式與工件進(jìn)入夾緊狀態(tài)，后者即可被任意加工。
垂直導(dǎo)軌5和升降滑臺(tái)8裝在第一個(gè)水平導(dǎo)軌4的前面，結(jié)果是升降滑臺(tái)8和特地安裝的轉(zhuǎn)盤11以懸臂方式向前突出(圖3)。這意味著工件托架15，與位于托架位置的工件26一起，被固定在機(jī)座的上表面3的上方以及托架2前面一定距離處。在正面27是在位于機(jī)座1上面、被稱作加工區(qū)域28的部分，因此通常能夠不受限制地夠得著也看得清楚。
按照本例，采取這樣的結(jié)構(gòu)方式，即第一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向6沿機(jī)座1的寬度方向，從而按圖2中從左到右的方向延伸。第二個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向18正面和背面之間沿機(jī)座1的進(jìn)深方向延伸。在這個(gè)例子中，第二個(gè)水平導(dǎo)軌17安置在機(jī)座1的左手邊緣部分，加工主軸23的旋轉(zhuǎn)軸32平行于第一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向6延伸。正如圖2中的俯視圖所示，加工區(qū)域28被第一個(gè)和第二個(gè)水平導(dǎo)軌4和17，以及機(jī)座1的前側(cè)和右側(cè)邊33和34圍住。
定位裝置16不僅在加工過(guò)程中用來(lái)定位工件26，而且用來(lái)在上面提到的加工區(qū)域28和工件更換站35之間改變被裝上的工件托架15的位置。工件更換站35最好在加工區(qū)域28外，按照?qǐng)D2的俯示圖所示，在該發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，工件更換站35位于右側(cè)邊34的旁邊。在工件更換站35中，可能進(jìn)行與工件托架15相關(guān)的工件更換，也就是說(shuō)，事先位于托架位置上的工件在加工完之后被緊接著待加工的工件所替換。這里出現(xiàn)一個(gè)工件的替換。
第一個(gè)水平導(dǎo)軌4一側(cè)延伸超出右側(cè)邊34，使得垂直導(dǎo)軌5能和工件托架15一起，沿這第一個(gè)水平導(dǎo)軌4移動(dòng)到工件更換站35中。位于工件更換站35的工件更換場(chǎng)所在圖1和2中用虛線36表示。
在工件更換位置36中，工件托架15占據(jù)在工件更換站35中工件準(zhǔn)備部位37垂直上方的位置。為了給空的工件托架15提供工件26，相應(yīng)的工件26被安排在工件準(zhǔn)備部位37旁邊的準(zhǔn)備部位42。緊接著，位于工件更換位置36的工件托架15從位于工件26上方一定距離的準(zhǔn)備部位43，沿豎直運(yùn)動(dòng)方向7向下移動(dòng)進(jìn)入接收位置44；在接收位置，工件托架用它的夾持裝置25抓住工件并夾緊它。夾持裝置25從上面直接接收工件26，因此夾持裝置同時(shí)執(zhí)行抓爪功能。在這個(gè)位置，夾持裝置25從準(zhǔn)備部位42接受工件26，工件26一直被夾在工件托架15上，直到加工完成后，它被放回到工件更換站35中。在準(zhǔn)備部位42被夾緊的工件26被垂直升起的升降滑臺(tái)8從工件準(zhǔn)備部位37提起，此后在工件托架15上處于懸掛位置，直到被返回工件更換站35。
這種返回以相反的運(yùn)動(dòng)順序進(jìn)行，工件托架15首先被帶到工件更換站36，使得它位于工件交換站的工件貯存位置38上面且有一定距離的高位準(zhǔn)備部位43。這個(gè)工件貯存位置38最好與工件準(zhǔn)備部位37重合，使得通過(guò)降低工件托架15加工完的工件被放回相應(yīng)于前面準(zhǔn)備部位42的位置。
很顯然，工件貯存位置38沒(méi)有必要必須與工件準(zhǔn)備部位37相同。首先在連續(xù)提供工件26的情況下，特別地如果工件準(zhǔn)備部位37在從它那里取運(yùn)的工件的加工過(guò)程中不能持續(xù)保持空閑的話，值得建議選擇另外的工件貯存位置38。工件貯存位置38最好在工件準(zhǔn)備部位37的旁邊，或者，但要第一個(gè)水平導(dǎo)軌4相應(yīng)延長(zhǎng)，工件貯存位置設(shè)在機(jī)座1的左側(cè)邊45的范圍內(nèi)。從這里可以清楚地看到，工件更換站35沒(méi)有必要必須是一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，而可以被徹底分成若干局部彼此分離的部分。在一個(gè)部分，比如可以進(jìn)行接受工件，這可被稱作“撿取”功能，而在另一個(gè)部分，交還已被加工完的工件。
把要加工的工件26移進(jìn)工件準(zhǔn)備部位37，最好在工件運(yùn)送裝置45的幫助下進(jìn)行，在該發(fā)明的現(xiàn)在的圖1至5所示例子中，工件運(yùn)送裝置被設(shè)計(jì)成運(yùn)輸帶的形式，它穿過(guò)工件更換站35和加工中心運(yùn)動(dòng)到靠近右側(cè)邊34一側(cè)?？梢匝剡M(jìn)深方向一個(gè)接一個(gè)地安排多個(gè)加工中心，使得運(yùn)輸帶經(jīng)過(guò)所有加工中心，要加工的工件按照各自的夾用情況，被各自的加工中心取走。在這種情況下，工件運(yùn)送裝置45實(shí)際上代表一個(gè)低成本的工件倉(cāng)庫(kù)，它使得不需要配備有夾持裝置的昂貴的工件托板。
在圖6所示的實(shí)施例的情況下，提供了采用園控制臺(tái)形式的工件運(yùn)送裝置45’，工件26能放在依次穿過(guò)工件更換站35的轉(zhuǎn)盤上。
在工件更換站35中，為了保證工件托架15可靠地接收工件26，最好使位于工件準(zhǔn)備部位37的工件26，通過(guò)使用定位裝置46準(zhǔn)備預(yù)對(duì)正。在這方面，可能涉及到定位或固定銷，它設(shè)定工件26的一定角度的對(duì)齊。如果工件26由工件運(yùn)送裝置45和45’來(lái)提供，從實(shí)用角度，在每個(gè)工件位置49處都有相應(yīng)的定位裝置46。
在優(yōu)選實(shí)施例的情況下，工件托架15包括一個(gè)底板，也稱作夾盤板，它的上側(cè)固定連接在轉(zhuǎn)盤11上，底板平面以與旋轉(zhuǎn)的豎直軸12成直角的方向延伸。在連接位置，在朝下的底板面48上有夾持裝置25。工件托架15在工件更換站36中也取該位置，使得垂直運(yùn)動(dòng)足以接受工件26，夾持裝置25被從上面放在定位于工件準(zhǔn)備部位37的工件26上。夾持裝置25自身可以常規(guī)方式與合適的，比如液壓夾持機(jī)構(gòu)相匹配，并獲得要求的夾接和接合面，使得在加工中心的自動(dòng)操作過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)工件26的抓住和夾緊。要求的夾持和抓住運(yùn)動(dòng)在圖1中由雙箭頭52表示。
由于工件26在加工區(qū)域被懸掛加工，所以產(chǎn)生的絕大部分金屬屑落到下面，不會(huì)弄臟夾持裝置25。在本實(shí)施例中，金屬屑被收在一個(gè)金屬屑接收通道53中，金屬屑通道位于加工區(qū)域28的下面，最好和機(jī)座1成一整體。金屬屑接收通道53可以以漏斗狀形式向下逐漸變細(xì)，比如，開(kāi)口通向由運(yùn)輸帶構(gòu)成的運(yùn)送裝置54，這種裝置水平延伸，將產(chǎn)生的金屬屑清理出加工中心。
加工中心還可以配備有刀具倉(cāng)庫(kù)55，準(zhǔn)備好多只加工刀具，加工裝置22可以選擇地與加工刀具裝配。裝配可以在適當(dāng)?shù)牡毒吒鼡Q器56的幫助下方便地進(jìn)行。
按照?qǐng)D6中的實(shí)施例可以清楚地看到，加工中心可以容易地裝備有多個(gè)加工裝置22。如圖6所示，采用兩個(gè)這樣的加工裝置22’和22”，每個(gè)加工裝置都能在相應(yīng)于圖1至5所示實(shí)施例中的第二個(gè)水平導(dǎo)軌17上，按照雙箭頭18所示的方向被移動(dòng)。在這種情況下，加工裝置總是被安排在機(jī)座1的正面37的范圍內(nèi)，使得它們?cè)跈C(jī)座1的進(jìn)深方向上與支柱2相對(duì)。加工裝置22’和22”的旋轉(zhuǎn)軸，它們不同于圖1至5的結(jié)構(gòu)型式，而是平行于第二個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向18延伸，在這種情況下通常用單根主軸。
這種實(shí)施例中的加工中心只裝備有單個(gè)工件托架15，它依次裝載要被加工的工件26。由于工件的接收和釋放發(fā)生在豎直方向，工件更換可以由夾持裝置25自身自動(dòng)進(jìn)行，因此，工件更換時(shí)間非常短，可以放棄其他的工件托架和在加工區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)換移動(dòng)。這意味著成本的降低，由于每個(gè)工件類型只要求一個(gè)工件托架。
如果加工中心的工件托架15是可以互換的話，這固然也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這使得按照在加工中心內(nèi)要被加工的工件類型，通過(guò)交換來(lái)裝備加工中心成為可能。因此，在該實(shí)施例中，工件托架15通過(guò)連接裝置14以活動(dòng)方式固定在轉(zhuǎn)盤11上，如果需要的話，可以被裝有適合其他工件的夾持裝置的另一個(gè)工件托架15’替換。從圖4和5中可以看到具體細(xì)節(jié)。
因此，加工中心最好配備有工件托架倉(cāng)庫(kù)57，它被安排在靠近機(jī)座1的適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ诠ぜ屑軅}(cāng)庫(kù)中，帶有不同設(shè)計(jì)的夾持裝置25的工件托架25被存放備用。工件托架的更換最好以機(jī)械方式進(jìn)行，因此本例中的加工中心配備有適當(dāng)?shù)墓ぜ屑芨鼡Q裝置58。它使得可以從加工位置61移走眼前裝在加工位置61的定位裝置16上的工件托架15，代之以另一個(gè)工件托架15’與空載的定位裝置16相連接，所以這個(gè)新的工件托架15’占據(jù)已由圖1至5說(shuō)明的加工位置61。工件托架更換裝置58也最好至少部分地承擔(dān)工件托架15和15’進(jìn)出工件托架倉(cāng)庫(kù)57的移動(dòng)。
本實(shí)施例中，工件托架更換裝置58被安排在機(jī)座1右側(cè)邊34的范圍內(nèi)。它有一個(gè)卡盤62，卡盤在水平導(dǎo)軌63上方，63裝在水平線性延伸的導(dǎo)軌64上，卡盤能夠按照雙箭頭65所示方向，平行于第二個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向18移動(dòng)。導(dǎo)軌64最好安裝在機(jī)座1上。在卡盤62上有兩個(gè)裝載位置66和67，它們分別適用于以活動(dòng)方式接受或固定工件托架15和15’。該實(shí)施例中所描述的卡盤62被設(shè)計(jì)為類似于叉形，具有兩個(gè)并排構(gòu)成裝載位置66和67的凹槽，它們開(kāi)口朝向卡盤的正面。為了在裝載位置66和67固定工件托架，上述工件托架15被從開(kāi)口的正面插進(jìn)相應(yīng)的裝載位置67中，如箭頭72所示。取出被固定的工件托架是通過(guò)按箭頭73所示的相反方向從相應(yīng)的裝載位置67抽出。插進(jìn)和抽出的方向72和73平行于卡盤62的水平運(yùn)動(dòng)方向65。
卡盤62是這樣安排的，即裝載位置66和67的開(kāi)口正面朝向機(jī)座的后側(cè)。工件托架更換按如下所述進(jìn)行一個(gè)裝載位置66保持空載，而另一個(gè)裝載位置67裝有新的工件托架15’。裝載發(fā)生在基本位置71，其中水平導(dǎo)軌63被安排在機(jī)座正面范圍內(nèi)，如圖4所示?，F(xiàn)在位于加工位置61的工件托架15，通過(guò)定位裝置61來(lái)這樣固定，即它在水平方向直接與空載的裝載位置66相對(duì)。這個(gè)中間位置如圖5所示。下一步是水平導(dǎo)軌63沿箭頭74在工件托架15的方向內(nèi)移動(dòng)，所以工件托架15進(jìn)入空載的裝載位置66。這個(gè)中間位置如圖5中虛線75所示。固定在第二個(gè)裝載位置67的新的工件托架在待移走的工件托架15旁，位于水平運(yùn)動(dòng)方向6內(nèi)。
連接裝置14現(xiàn)在被解鎖，轉(zhuǎn)盤11沿水平運(yùn)動(dòng)方向6在新的工件托架方向內(nèi)移動(dòng)，并保持自己的高度，而一直位于加工位置61的工件托架15，留在了第一個(gè)裝載位置66。在這個(gè)側(cè)向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，與過(guò)去的工件托架15的連接接合逐漸解除，同時(shí)與新的工件托架15’的連接接合開(kāi)始形成，直到新的工件托架到達(dá)加工位置61。這時(shí)連接裝置14被重新鎖上，新的工件托架15’以固定方式安裝在轉(zhuǎn)盤11上。
在所說(shuō)明的加工實(shí)施例中，為了保證這些運(yùn)動(dòng)過(guò)程，連接裝置14有一個(gè)線性導(dǎo)向裝置76，它由兩個(gè)互補(bǔ)的線性導(dǎo)軌部分77和77’組成，這兩個(gè)導(dǎo)軌部分能沿長(zhǎng)度方向彼此相對(duì)推動(dòng)，此外彼此還嚙合在一起。其中的一個(gè)線性導(dǎo)軌部分77裝在轉(zhuǎn)盤11上，另一個(gè)裝在夾板47上。線性導(dǎo)軌部分76可以被設(shè)計(jì)成燕尾槽形狀，或如圖中所示是T形導(dǎo)軌。用來(lái)卡固各個(gè)加工位置61的單個(gè)鎖緊部件在圖中沒(méi)有畫(huà)出。
一旦新的工件托架15’被固定在加工位置61，卡盤62就通過(guò)水平滑塊導(dǎo)軌63從中間位置75返回基本位置71。這時(shí)新的工件托架15’留在轉(zhuǎn)盤11上，而舊的工件托架15停留在附屬的裝載位置66上，同時(shí)一起返回?，F(xiàn)在加工中心就可以用新的工件托架15’開(kāi)始加工新類型的工件。
在優(yōu)選設(shè)計(jì)中，比如如圖中所示的類似于叉形具有E形輪廓的卡盤62，能在圖4中實(shí)線所示的更換位置81和虛線所示的裝載位置82之間轉(zhuǎn)動(dòng)，這里的運(yùn)軒軸78最好是水平軸。在更換位置81，卡盤62占用上面描述的位置，在這里，裝載位置66和67的開(kāi)口的正面朝著機(jī)座的背面。為了保證卡盤62和固定在上面的工件托架在加工過(guò)程中沒(méi)有沖突，夾具62可以按雙箭頭83所示方向在裝載位置繞水平轉(zhuǎn)軸78轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度比如總計(jì)180°。夾具62因此轉(zhuǎn)向工件托架倉(cāng)庫(kù)57，舊的工件托架15能被放到工件托架倉(cāng)庫(kù)57中。類似地在裝載位置82，下一個(gè)要被使用的工件托架可以被放在裝載位置66和67中的一個(gè)上面。
在圖6所示的加工裝置22、22’和22”布置方式下，如果工件托架更換裝置58的位置定在與機(jī)座1的左側(cè)邊31相反的范圍內(nèi)，是恰當(dāng)?shù)?。由于加工裝置22’和22”安排在加工中心的前側(cè)部分，所以這個(gè)范圍是空的。在這種情況下，為了能實(shí)現(xiàn)最佳的工件托架更換，在這種情況下，第一個(gè)水平導(dǎo)軌4不過(guò)應(yīng)盡可能地向左延伸，使得升降滑臺(tái)8能在進(jìn)深方向18上在工件托架更換裝置58的對(duì)面定位。
圖8表示加工中心的進(jìn)一步的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，類似于箭頭III方向的側(cè)視圖，這種設(shè)計(jì)使特別低成本的工件托架更換方法成為可能。在這里，更換操作在工件托架更換站92處進(jìn)行，供給裝置93經(jīng)過(guò)更換站，借助于93，不再需要的工件托架15被運(yùn)走，作為下一個(gè)將被固定在加工位置中，定位裝置16以及轉(zhuǎn)盤11上的工件托架15’則被提供過(guò)來(lái)。按照加工中心的優(yōu)先實(shí)施例，工件托架更換站92等同于工件更換站35，供給裝置等同于工件運(yùn)送裝置45和45’。在后者上面，除了工件26的定位裝置46外，還安排了幾個(gè)固定裝置94，各個(gè)工件托架15和15’可以用下述方式固定在夾持裝置上，即當(dāng)上述工件托架經(jīng)過(guò)工件托架更換站92時(shí)，占據(jù)適合于更換的位置。固定在固定裝置94中的工件托架15’最好這樣安排和對(duì)齊，即夾持裝置25朝下，夾板47的板平面沿水平面延伸，線性導(dǎo)軌部分77’最好對(duì)準(zhǔn)供給裝置93的進(jìn)給方向95。固定裝置94最好和夾持裝置相配合。
為了使空載定位裝置16裝上工件托架15’，定位裝置16最好以下述方式在工件托架更換站92定位，即它的線性導(dǎo)軌部分77和將要到達(dá)的工件托架15’的線性導(dǎo)軌部分77’位于在同一高度，同樣也對(duì)準(zhǔn)進(jìn)給方向95。然后，運(yùn)行中的供給裝置93用它的線性導(dǎo)軌部分77’，自動(dòng)將正在到達(dá)的工件托架15’推到轉(zhuǎn)盤11的線性導(dǎo)軌部分77上。一旦到達(dá)所希望的加工位置，圖中沒(méi)有詳細(xì)畫(huà)出的連接裝置14就被起動(dòng)，工件托架15’被轉(zhuǎn)盤11的向上運(yùn)動(dòng)從固定位置94提起。
用相應(yīng)的方式，在工件托架更換站92不再需要的工件托架15可以被傳送給固定裝置94。定位裝置16最好直接將工件托架15放在固定裝置94中。接著連接裝置被松開(kāi)，運(yùn)行的供給裝置93將工件托架15從線性導(dǎo)軌部分77拉出。同時(shí)下一個(gè)工件托架15’可能已被推走。
很清楚，工件托架更換可以和其他運(yùn)動(dòng)過(guò)程協(xié)調(diào)進(jìn)行，但首先取決于連接裝置14的設(shè)計(jì)方式。比如可以想象，進(jìn)入和離開(kāi)線性導(dǎo)軌部分77和77’可以與進(jìn)給方向95成直角方向進(jìn)行，即沿第一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向6進(jìn)行。那么，工件托架15和15’以及轉(zhuǎn)盤11必須與圖8比較，相對(duì)于豎直軸旋轉(zhuǎn)90°安裝。然后定位裝置16最好首先將不再需要的工件托架15放在供給裝置93上，之后返回一段距離，使得“新的”工件托架15’能到達(dá)更換位置，能被轉(zhuǎn)盤接收。
對(duì)于連接裝置14的相應(yīng)設(shè)計(jì)，比如沒(méi)有線性導(dǎo)軌部分77和77’，更換過(guò)程也能立即單獨(dú)在轉(zhuǎn)盤垂直運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)進(jìn)行。不再需要的工件托架15，被從上面放在供給裝置93的更換位置上，在解除連接后被運(yùn)走。在這之后，下一個(gè)工件托架15’被運(yùn)到更換位置，從上面被定位裝置16連接，并且被提起。
這個(gè)設(shè)計(jì)的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的專用工件托架更換裝置58，因?yàn)楣ぜ屑芨鼡Q可以由定位裝置16自身采用反正已經(jīng)有的工件運(yùn)送裝置45和45’來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，只需要緊接著在上一個(gè)要被加工的工件26之后，把下一個(gè)要用的工件托架15安置在工件運(yùn)送裝置45和45’上，使得在上一個(gè)工件更換之后，可以同樣在撿取系統(tǒng)中進(jìn)行工件托架更換。
甚至可以當(dāng)工件固定在夾持裝置25中時(shí)實(shí)現(xiàn)工件托架的更換。在這種情況下，工件托架15位于工件運(yùn)送裝置45和45’上相關(guān)工件26的上方，固定裝置94實(shí)際上由定位裝置46構(gòu)成，定位裝置通過(guò)附屬工件26，直接固定相關(guān)的工件托架。
按照實(shí)施例中的加工中心使得只用一個(gè)工件托架和只用一個(gè)安裝在上面的、尤其是液壓或氣壓控制的夾持裝置就可以工件加工。不在加工過(guò)程中的工件不必固定在昂貴的夾持裝置上，而可以用簡(jiǎn)單的運(yùn)輸工具運(yùn)到工件更換站，以及再?gòu)墓ぜ鼡Q站取走。簡(jiǎn)單的定位裝置足以保證基本對(duì)齊，它照顧到達(dá)工件準(zhǔn)備部位37的工件始終有相同的對(duì)齊，這就允許能在豎直方向移動(dòng)的工件托架15的夾持裝置直接抓取工件。加工中心使得完全自動(dòng)的工件加工不用操作人員更換工件成為可能。工作托架自動(dòng)拿取要加工的工件，自動(dòng)在托架位置將工件夾緊。
很清楚，加工中心可以容易地被提供其它的自由度或者軸。比如可以想象，進(jìn)一步細(xì)分工件托架15或轉(zhuǎn)盤11，用橫貫垂直軸12的橫軸將這兩部分連接起來(lái)，這個(gè)橫軸也可以斜著延伸，也就是說(shuō)不與垂直軸12成直角。因此，在加工過(guò)程中需要的夾持裝置25也可以這樣定位，即它不豎直向下，而是側(cè)向，其中在工具更換期間向下的板平面48指向側(cè)向。
圖7表示工具托架15的一種變更的布置。在這種情況下，工具托架并不直接裝在上面提到的轉(zhuǎn)盤11上，而是裝在第二個(gè)轉(zhuǎn)盤85上，第二個(gè)轉(zhuǎn)盤85用一個(gè)角頭86固定在上述第一個(gè)轉(zhuǎn)盤11上。第二個(gè)轉(zhuǎn)盤85能夠繞與角頭86相關(guān)在與豎直軸12成直角延伸的水平轉(zhuǎn)軸87旋轉(zhuǎn)，另一方面角頭86能繞豎直軸12旋轉(zhuǎn)。工件托架15通過(guò)上面提到類型的連接裝置14用它的夾板47以活動(dòng)方式固定在第二個(gè)轉(zhuǎn)盤85上，而角頭86通過(guò)相應(yīng)的連接裝置14與第一個(gè)轉(zhuǎn)盤11固定?，F(xiàn)在工件托架15另外可以按雙箭頭88所示方向繞水平轉(zhuǎn)軸87轉(zhuǎn)動(dòng)。這實(shí)現(xiàn)了下述可能，即實(shí)際上可以加工任何空間角度，并把工件26的五面加工變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
此時(shí)的工件托架15這樣對(duì)正，即卡盤47的板平面水平對(duì)齊，板平面48和裝在上面的夾持裝置25水平側(cè)向。
為了在工件托架15的這種布置或?qū)R的情況下，在工件更換站35接收各個(gè)要加工的工件，位于工件準(zhǔn)備部位37的工件從側(cè)面被夾持裝置25抓住。工件托架15被定位裝置16移進(jìn)工件更換站35中，然后被降低，直到工件托架與要撿起的工件26側(cè)面緊靠著放置，接著水平側(cè)向移動(dòng)到工件26，工件26重新又被夾持裝置25夾住?，F(xiàn)在工件托架15被定位裝置16提升，工件26被移進(jìn)加工區(qū)域中。加工完之后，工件26的存放以相應(yīng)方式進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)工件(26)進(jìn)行機(jī)加工的中心，包括至少一個(gè)加工裝置(22、22’和22”)，加工裝置至少有一個(gè)能被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并且適合與加工刀具(24)配合的加工主軸(23)，裝在加工區(qū)域(28)內(nèi)的至少一個(gè)工件(26)可以被加工工具加工，加工中心還包括一個(gè)工件托架(15)，工件(26)可以通過(guò)工件托架(15)上的夾持裝置(25)以活動(dòng)方式夾持在工件托架(15)上，其中，加工裝置(22、22’和22”)和工件托架(15)能彼此相對(duì)移動(dòng)，加工中心還包括一個(gè)用于工件托架(15)的定位裝置(16)，通過(guò)定位裝置，工件托架(15)能在加工區(qū)域(28)和位于加工區(qū)域(28)外的工件更換站(35)之間移動(dòng)，加工中心還包括一個(gè)抓爪，用來(lái)更換待加工的和已加工完的工件(26)，其中，抓爪從上面或從側(cè)面接收來(lái)自工件更換站(35)中工件準(zhǔn)備位置(37)的工件(26)，將上述工件提升，運(yùn)至加工區(qū)域(28)，在加工完后，從上面或從側(cè)面將工件卸在工件更換站(35)中的工件存放位置(38)上，該加工中心的特征在于由工件托架(15)上的夾持裝置(25)構(gòu)成抓爪，抓爪把工件(26)帶入加工接合狀態(tài)，各個(gè)要加工的工件(26)從撿起開(kāi)始到重新被卸到工件更換站以及在此期間，被裝在加工裝置(22、22’和22”)的旋轉(zhuǎn)加工主軸(23)上的加工工具(24)加工過(guò)程中，工件一直保持在抓爪(25)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的加工中心，其特征在于工件準(zhǔn)備位置(37)與工件存貯部位(38)重合。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的加工中心，其特征在于提供了一個(gè)工件運(yùn)送裝置(45和45’)，用來(lái)提供和/或取走要加工的工件或已被加工完的工件進(jìn)入和離開(kāi)工件更換站(35)，工件運(yùn)送裝置比如被設(shè)計(jì)成運(yùn)輸帶的形式或園分度臺(tái)的形式。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于工件托架(15)包括一個(gè)夾板(47)，夾持裝置(25)裝在夾板的底面(48)。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于在加工區(qū)域(28)的下方提供一個(gè)金屬屑接收通道(53)。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于至少一個(gè)加工裝置(22、22’和22”)的加工主軸(23)的轉(zhuǎn)軸是水平取向的。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于提供至少兩個(gè)并排布置且單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的加工裝置(22’和22”)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于工件托架(15)以可更換方式裝在定位裝置(16)上。
9.按照權(quán)利要求8中所述的加工中心，其特征在于工件托架(15)通過(guò)線性導(dǎo)軌(76)，裝在定位裝置(16)上，工件托架被沿線性導(dǎo)軌(76)移動(dòng)進(jìn)行更換。
10.按照權(quán)利要求8或9中所述的加工中心，其特征在于提供一個(gè)工件托架更換裝置(58)。
11.按照權(quán)利要求10所述的加工中心，其特征在于工件托架更換裝置(58)有一個(gè)特別的叉形夾具(62)，帶有兩個(gè)工件托架(15和15’)的裝載位置(66和67)。
12.按照權(quán)利要求11所述的加工中心，其特征在于夾具(62)能朝著裝在定位裝置(16)上的工件托架(15)方向移動(dòng)，也能反方向移動(dòng)(雙箭頭65)。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的加工中心，其特征在于夾具(62)能在更換位置和裝載位置(63)之間轉(zhuǎn)動(dòng)，尤其是繞水平軸(78)轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.按照權(quán)利要求10至13中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于工件托架更換裝置(58)附屬一個(gè)工件托架倉(cāng)庫(kù)(57)，用于帶有不同夾持裝置(25)的工件托架(15和15’)。
15.按照權(quán)利要求8至14中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于提供一個(gè)工件托架更換站(92)，在那里定位裝置(16)從供給裝置(93)上接收加工操作需要的工件托架(15’)。
16.按照權(quán)利要求15所述的加工中心，其特征在于定位裝置(16)把不再需要的工件托架(15)放回到供給裝置(93)。
17.按照權(quán)利要求15或16所述的加工中心，其特征在于工件托架更換站(92)與工件更換站(35)重合，供給裝置(93)由工件運(yùn)送裝置(45和45’)構(gòu)成。
18.按照權(quán)利要求17所述的加工中心，其特征在于工件運(yùn)送裝置(45和45’)上至少提供一個(gè)用于供給和/或取走的工件托架(15和15’)的夾持裝置(94)。
19.按照權(quán)利要求1至18中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于工件托架(15)能在承載它的定位裝置(16)上，沿豎直方向(7)和第一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向(6)移動(dòng)，其特征還在于加工裝置(22)能在垂直于上述方向的第二個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向(18)上移動(dòng)，此外工件托架(15)最好也能繞垂直軸(12)轉(zhuǎn)動(dòng)。
20.按照權(quán)利要求1至19中任一個(gè)所述的加工中心，其特征在于至少一個(gè)加工裝置(22、22’和22”)附屬一個(gè)工件倉(cāng)庫(kù)(55)和一個(gè)工具更換器(56)。
全文摘要
提出一種用于對(duì)工件(26)進(jìn)行機(jī)加工的加工中心。它包括至少一套用于加工裝在加工區(qū)域(28)內(nèi)的工件(26)的帶有旋轉(zhuǎn)工具(24)的加工裝置(22)。工件(26)被夾持在工件托架(15)上，為此目的，工件托架裝有一個(gè)夾持裝置(25)。工件托架(15)可以移動(dòng)進(jìn)入工件更換站(25)，在工件更換站內(nèi)更換工件。在工件更換期間，工件(26)被夾持裝置(25)從上面撿起和放下。在加工期間，工件(26)以懸掛方式夾在工件托架(15)上。該加工中心保證高的生產(chǎn)率和最低的操作復(fù)雜性。
文檔編號(hào)B23Q7/14GK1155864SQ95194673
公開(kāi)日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1995年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月29日
發(fā)明者M·格魯納 申請(qǐng)人:馬格納斯·格魯納